Nguồn vật liệu lúa cho gen điều khiển biến dưỡng kẽm

 Nguồn vật liệu lúa cho gen điều khiển biến dưỡng kẽm

Nguồn: Mbolatantely Rakotondramanana, Ryokei Tanaka, Juan Pariasca-Tanaka, James Stangoulis, Cécile Grenier & Matthias Wissuwa. 2022.  Genomic prediction of zinc-biofortification potential in rice gene bank accessions. Theoretical and Applied Genetics July 2022; vol. 135: 2265–2278

Mô phỏng dự đoán gen (genomic prediction) thành công trong xác định hàm lượng Zn trong hạt gạo từ 3000 mẫu giống lúa trong ngân hàng gen. Điều ấy được minh chứng trong xét nghiệm các vật liệu cho được chọn lọc từ ruộng lúa Madagascar giàu kẽm trong hạt gạo. Hàm lượng kẽm (Zn) tăng trong bộ phận ăn được của mễ cốc, là cách tiếp cận với cải tiến biến dưỡng Zn bằng sinh học (Zn-biofortification), đây là mục tiêu cải tiến giống lúa toàn cầu để giải quyết vấn nạn khiếm dưỡng vi khoáng. Đặc biệt là trẻ em ở các nước như Madagascar đang đối mặt với rủi ro thiếu kẽm bởi vì nguồn lương thực chủ yếu của dân cư là lúa gạo, loài mễ cốc rất thiếu kẽm. Các giống lúa “biofortified” có hàm lượng kẽm tăng trong gạo sẽ là giải pháp tốt và mục tiêu của tác giả là khai thác cho được biến dị di truyền hiện hữu trong các mẫu giống có trong ngân hàng gen cây lúa rồi xác định các yếu tố di truyền thông qua mô phỏng “genomic prediction” và bản đồ di truyền căn cứ theo GWAS (genome-wide association studies). Một tập đoàn “training” bao gồm 253 mẫu giống lúa được trồng trên hai địa điểm ở Madagascar để xác định hàm lượng kẽm và năng suất. Phân tích GWAS mang tính chất “multi-locus” tại 8 loci chọn lựa. Trong đó, QTN_11.3 có ảnh hưởng lớn nhất và một alen hiếm đã làm tăng hàm lượng kẽm trong hạt lên 15%. Mô phỏng toán “genomic prediction” được người ta phát triển trên tập đoàn “training” này nhằm dự đoán hàm lượng kẽm Zn của 3000 mẫu giống lúa đã được gỉai trình tự. Các thông lượng dự đoán biến thiên từ 17.1 đến 40.2 ppm với mức dự đoán chính xác là 0.51. Một thông số khẳng định có tính chất độc lập với 61 mẫu hạt giống của ngân hàng gen cung cấp kết quả hệ số tương quan chặt chẽ (r = 0.74) giữa giá trị đo đếm và giá trị dự đoán theo mô hình toán. Các mẫu giống lúa thuộc loại hình aus có hàm lượng kẽm dự đoán cao nhất và kết quả này được minh chứng bằngthí nghiệm đồng ruộng bổ sung, với một donor rất tiềm năng (giống cho gen đích) lớn hơn gấp đôi hàm lượng kẽm trong gạo so với giống lúa đối chứng. Tác giả kết luận rằng sử dụng những donors thuộc loại hình cây lúa aus và áp dụng kỹ thuật “sàng lọc di truyền” (genomic selection) trong tiến trình cải tiến giống lúa là phương pháp triển vọng để gia tăng hàm lượng kẽm trong hạt gạo.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-022-04110-2

 

Hình: Biến thiên hàm lượng Zn của những mẫu giống lúa; “training set” (n=253).